一、新的太阳聚光和跟踪理论有什么优点?
由于太阳能辐射到地球表面的能量密度比较低，因此，无论是对于太阳能光伏发电还是太阳能热发电，能否经济高效利用太阳能的关键在于太阳聚光和跟踪水平的优劣。上世纪80年代自适应光学在近代精密光学中取得很大成功，但由于控制系统极其复杂且价格高昂，在太阳能上应用一直是个难题。当时在英国剑桥大学和美国加州理工学院任高级研究员的陈应天博士提出了一种利用行与列的运动来代替点的二维运动的新的数学控制模式，这样由子镜组成的光学矩阵镜面的控制可以由几何级数大大减少为代数级数。陈应天用8年时间完成了这个新的行列控制理论的完整数学模型，并发展出了将其一般理论应用于太阳能的理论与公式。为了将其优点在太阳能聚光应用上充分发挥出来，他打破了传统的采用方位角-仰角的太阳跟踪方法，在世界上第一个提出了采用自旋-仰角的跟踪公式。这个新的太阳聚光跟踪理论，被国际著名太阳能专家——以色列特拉维夫大学的Kribus教授评论为“在一个多年几乎没有进展的定日镜领域中的第一个突破”。世界最权威的太阳能刊物《Solar Energy Engineering》围绕这一新的聚光跟踪理论从2001年起连续发表了他的八篇论文，在国际学界引起巨大反响。经国际太阳能权威机构进行严格地分析比较后证明，根据新的聚光跟踪理论推导出的新的聚光曲面和跟踪方法(国际上现称为“陈的曲面”和“陈的跟踪方法”)，比传统的聚光跟踪方法更能有效的接受太阳能。建立在理论突破基础上的新型定日镜技术具有以下三大优点：
1、新的高次曲面比传统几何镜面(球面或抛物面等)的聚光倍数提高几倍甚至十几倍。即使在入射角变化的情况下，也能够有效地消除太阳光斑的象差，从而使聚光的倍数大大增加，并第一次实现了聚光与跟踪同时进行的设计模式。
2、用更简单、更可靠的方法实现目前国外难以做到的固定目标下的跟踪。跟踪太阳运动的部分只限于聚光镜，而聚光目标不必同聚光镜一同运动，因而整个系统的机械大大简化、重量大大减少，这是新型太阳能发电系统的成本能够大幅度下降的一个重要原因。
3、各种变型的设计可用于不同的工作环境和工作要求，操作系统大大简化。新的聚光跟踪理论可应用于地球上任何一点、任何位置、任何朝向的定日镜，因此可以使用单个集成线路代替复杂的计算机控制系统。
基础理论的突破往往带来重大的技术革新。新的聚光跟踪理论为太阳能的高效经济利用开辟了一条全新的途径。各种更廉价、更高效的太阳能聚光接收器正在被陆续开发出来，从几个太阳聚光的新型光伏发电系统(见图4)、几十个太阳聚光的新型太阳灶(见图5)、几百个太阳聚光的高集中度的光伏发电系统(见图6)、再到成千上万个太阳聚光的高温太阳炉(见图7)，理论突破的巨大威力已经得到实践的成功检验。
二、新型分立式太阳能热发电技术有什么特点?
新的聚光跟踪理论应用于太阳能热发电技术，则为结合塔式和槽式的优点、消除两者的缺陷提供了实现手段。按照新的聚光跟踪理论而设计的新型分立式太阳能热发电系统的示意图(见图8)，其中聚光反射镜采用特殊的高次曲面来取代传统的平面、球面、抛物面、双曲面，聚光反射镜的跟踪采用自旋-仰角的控制方法，新型分立式太阳能热发电技术具有塔式或槽式难以兼顾的3大优点：(1)聚焦光斑小而且均匀，光热转换效率可以达到80%(高于槽式)，聚焦温度高达500～1000度如塔式；(2)被聚焦的目标可以固定不动如塔式，使得系统机械大大简化并且散热损失小；各反射镜的转动速率和方向完全一致如槽式，因此控制系统极为简单且安装调试非常方便；(3)反射镜可以做成3米×3米或5米×5米的单体，抗风性能大大增强。
建立在新的聚光跟踪理论基础上的这一新型分立式太阳能热发电技术路线已经得到国际学术界和工程界的高度评价。2004年在国外从事塔式、槽式技术的5位世界著名太阳能热发电技术专家，包括以色列特拉维夫大学(AVIV)流体力学和热传导系系主任Kribus博士、以色列Weizmann研究所环境科学和能源研究室主任J. Karni博士、德国空间研究中心(DLR)热力学技术研究所研究员R. Buck博士和A. Pfahl博士以及英国剑桥大学工程系教授T.P. Bligh博士联合陈应天博士在《Solar Energy Engineering》上发表了他们对这一新型定日镜技术的肯定，并通过大量的计算证明采用新的自旋-仰角跟踪方法会比传统的方位角-仰角跟踪方法的聚光效率提高10%-30%。
三、新型分立式太阳能热发电技术和塔式、槽式、碟式系统的技术经济性比较
塔式、槽式、碟式和新型分立式四种太阳能热发电系统的技术经济性能(包括工作温度、太阳聚光倍数、光热转换效率、热发电投资成本)对比见表1所示。
由表1可见，新型分立式太阳能热发电技术比塔式、槽式、碟式太阳能热发电技术具有更优的性价比。如果建设一个50MW规模的单独使用太阳能的热发电电站，采用新型分立式太阳能热发电技术的电站投资成本可以做到2.5万元/kW，这仅仅是国外目前塔式系统投资成本的52%、槽式系统的57%和碟式系统的39%；如果扩大到100MW的规模，新型分立式太阳能热发电技术的投资成本将可以进一步降至2万元/kW以下，热发电成本预期为0.5元/度。太阳能热发电技术的最关键设备——新型分立式太阳能聚光接收器，不仅使我国完全拥有自主知识产权，而且可以做到比国外现行的塔式、槽式、碟式太阳能接收器更为高效和经济。
目前，采用新型分立式太阳能热发电技术的小型试验电站正在设计研制之中，其反射镜的特殊高次曲面已在前面图5～图7中展示的新型太阳灶(60个太阳聚光)、高倍聚光光伏发电系统(300个太阳聚光)和新型太阳炉(1万个太阳聚光)三个应用上显示出了其高效率、低成本的威力。目前应用于太阳能热发电的技术关键是要保证这种特殊曲面在一次成型和大批量制造时的精度，以使高次曲面更加逼近。
诸多行业的发展事实已经证明，关键技术是买不来的，能买到的或能买来时已不是关键技术。鉴于技术本身的成熟度、在我国的适用性以及关键技术自主知识产权的缺失等问题，塔式系统、槽式系统是否值得巨资买进来、在我国开展大规模示范还需冷静而深入地仔细研究；建立在新的聚光跟踪理论突破基础之上的、更为经济高效且具有完全自主知识产权的新型分立式太阳能热发电技术，则为我国太阳能热发电产业实现真正自主创新和关键技术的跨越式发展提供了一个宝贵机遇。
由于太阳能辐射到地球表面的能量密度比较低，因此，无论是对于太阳能光伏发电还是太阳能热发电，能否经济高效利用太阳能的关键在于太阳聚光和跟踪水平的优劣。上世纪80年代自适应光学在近代精密光学中取得很大成功，但由于控制系统极其复杂且价格高昂，在太阳能上应用一直是个难题。当时在英国剑桥大学和美国加州理工学院任高级研究员的陈应天博士提出了一种利用行与列的运动来代替点的二维运动的新的数学控制模式，这样由子镜组成的光学矩阵镜面的控制可以由几何级数大大减少为代数级数。陈应天用8年时间完成了这个新的行列控制理论的完整数学模型，并发展出了将其一般理论应用于太阳能的理论与公式。为了将其优点在太阳能聚光应用上充分发挥出来，他打破了传统的采用方位角-仰角的太阳跟踪方法，在世界上第一个提出了采用自旋-仰角的跟踪公式。这个新的太阳聚光跟踪理论，被国际著名太阳能专家——以色列特拉维夫大学的Kribus教授评论为“在一个多年几乎没有进展的定日镜领域中的第一个突破”。世界最权威的太阳能刊物《Solar Energy Engineering》围绕这一新的聚光跟踪理论从2001年起连续发表了他的八篇论文，在国际学界引起巨大反响。经国际太阳能权威机构进行严格地分析比较后证明，根据新的聚光跟踪理论推导出的新的聚光曲面和跟踪方法(国际上现称为“陈的曲面”和“陈的跟踪方法”)，比传统的聚光跟踪方法更能有效的接受太阳能。建立在理论突破基础上的新型定日镜技术具有以下三大优点：
1、新的高次曲面比传统几何镜面(球面或抛物面等)的聚光倍数提高几倍甚至十几倍。即使在入射角变化的情况下，也能够有效地消除太阳光斑的象差，从而使聚光的倍数大大增加，并第一次实现了聚光与跟踪同时进行的设计模式。
2、用更简单、更可靠的方法实现目前国外难以做到的固定目标下的跟踪。跟踪太阳运动的部分只限于聚光镜，而聚光目标不必同聚光镜一同运动，因而整个系统的机械大大简化、重量大大减少，这是新型太阳能发电系统的成本能够大幅度下降的一个重要原因。
3、各种变型的设计可用于不同的工作环境和工作要求，操作系统大大简化。新的聚光跟踪理论可应用于地球上任何一点、任何位置、任何朝向的定日镜，因此可以使用单个集成线路代替复杂的计算机控制系统。
基础理论的突破往往带来重大的技术革新。新的聚光跟踪理论为太阳能的高效经济利用开辟了一条全新的途径。各种更廉价、更高效的太阳能聚光接收器正在被陆续开发出来，从几个太阳聚光的新型光伏发电系统(见图4)、几十个太阳聚光的新型太阳灶(见图5)、几百个太阳聚光的高集中度的光伏发电系统(见图6)、再到成千上万个太阳聚光的高温太阳炉(见图7)，理论突破的巨大威力已经得到实践的成功检验。
二、新型分立式太阳能热发电技术有什么特点?
新的聚光跟踪理论应用于太阳能热发电技术，则为结合塔式和槽式的优点、消除两者的缺陷提供了实现手段。按照新的聚光跟踪理论而设计的新型分立式太阳能热发电系统的示意图(见图8)，其中聚光反射镜采用特殊的高次曲面来取代传统的平面、球面、抛物面、双曲面，聚光反射镜的跟踪采用自旋-仰角的控制方法，新型分立式太阳能热发电技术具有塔式或槽式难以兼顾的3大优点：(1)聚焦光斑小而且均匀，光热转换效率可以达到80%(高于槽式)，聚焦温度高达500～1000度如塔式；(2)被聚焦的目标可以固定不动如塔式，使得系统机械大大简化并且散热损失小；各反射镜的转动速率和方向完全一致如槽式，因此控制系统极为简单且安装调试非常方便；(3)反射镜可以做成3米×3米或5米×5米的单体，抗风性能大大增强。
建立在新的聚光跟踪理论基础上的这一新型分立式太阳能热发电技术路线已经得到国际学术界和工程界的高度评价。2004年在国外从事塔式、槽式技术的5位世界著名太阳能热发电技术专家，包括以色列特拉维夫大学(AVIV)流体力学和热传导系系主任Kribus博士、以色列Weizmann研究所环境科学和能源研究室主任J. Karni博士、德国空间研究中心(DLR)热力学技术研究所研究员R. Buck博士和A. Pfahl博士以及英国剑桥大学工程系教授T.P. Bligh博士联合陈应天博士在《Solar Energy Engineering》上发表了他们对这一新型定日镜技术的肯定，并通过大量的计算证明采用新的自旋-仰角跟踪方法会比传统的方位角-仰角跟踪方法的聚光效率提高10%-30%。
三、新型分立式太阳能热发电技术和塔式、槽式、碟式系统的技术经济性比较
塔式、槽式、碟式和新型分立式四种太阳能热发电系统的技术经济性能(包括工作温度、太阳聚光倍数、光热转换效率、热发电投资成本)对比见表1所示。
由表1可见，新型分立式太阳能热发电技术比塔式、槽式、碟式太阳能热发电技术具有更优的性价比。如果建设一个50MW规模的单独使用太阳能的热发电电站，采用新型分立式太阳能热发电技术的电站投资成本可以做到2.5万元/kW，这仅仅是国外目前塔式系统投资成本的52%、槽式系统的57%和碟式系统的39%；如果扩大到100MW的规模，新型分立式太阳能热发电技术的投资成本将可以进一步降至2万元/kW以下，热发电成本预期为0.5元/度。太阳能热发电技术的最关键设备——新型分立式太阳能聚光接收器，不仅使我国完全拥有自主知识产权，而且可以做到比国外现行的塔式、槽式、碟式太阳能接收器更为高效和经济。
目前，采用新型分立式太阳能热发电技术的小型试验电站正在设计研制之中，其反射镜的特殊高次曲面已在前面图5～图7中展示的新型太阳灶(60个太阳聚光)、高倍聚光光伏发电系统(300个太阳聚光)和新型太阳炉(1万个太阳聚光)三个应用上显示出了其高效率、低成本的威力。目前应用于太阳能热发电的技术关键是要保证这种特殊曲面在一次成型和大批量制造时的精度，以使高次曲面更加逼近。
诸多行业的发展事实已经证明，关键技术是买不来的，能买到的或能买来时已不是关键技术。鉴于技术本身的成熟度、在我国的适用性以及关键技术自主知识产权的缺失等问题，塔式系统、槽式系统是否值得巨资买进来、在我国开展大规模示范还需冷静而深入地仔细研究；建立在新的聚光跟踪理论突破基础之上的、更为经济高效且具有完全自主知识产权的新型分立式太阳能热发电技术，则为我国太阳能热发电产业实现真正自主创新和关键技术的跨越式发展提供了一个宝贵机遇。
